“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11. 15.

대전관평초등학교

【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) 프로그램명 실감형 콘텐츠(AR 및 VR) 활용 초등과학 STEAM교육 프로그램 개발 및 적용

학교급 초등 대상 학년(군) 초등학교 3~4학년군 중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역

[초등학교 3~4학년] (11) 화산과 지진 - 4학년 [초등학교 3~4학년] (10) 동물의 생활– 3학년

연계과목

수학, 실과, 사회,

미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 3~4학년] 나. 도형 / 6) 평면도형의 이동 라. 규칙성 / 1) 규칙 찾기 [초등학교 3~4학년] (2) 우리가 살아가는 모습 (4) 다양한 삶의 모습과 변화 [초등학교 3~4학년] 표현 / 주제탐색

연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원 6명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 5명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 대전관평초등학교 전 교과(담임) 교사 박상희

공동연구원 대전교촌초등학교 과학 교사 황효진

공동연구원 대전관평초등학교 전 교과(담임) 교사 안선영

공동연구원 대전관평초등학교 전 교과(담임) 교사 이재철

공동연구원 대전관평초등학교 전 교과(담임) 교사 이지연

공동연구원 대전관평초등학교 전 교과(담임) 교사 조세희

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육(STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2019년 11월 15일

연구책임자 : 박 상 희 (인)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문··· 1

2. 서론···

※ 서론에는 연구(회)의 필요성 및 연구(회) 목표 등의 내용을 작성합니다.

(교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 취지와 목적 등)

3. 연구 수행 내용 및 결과···

※ 연구 추진 내용 및 결과에는 ① STEAM 프로그램 개발 및 적용, ② STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사, ③ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천 등의 내용 을 작성합니다.

➀ STEAM 프로그램 개발 및 적용 : 프로그램 개발 중점 사항(어떤 프로그램을 어떻게 개발하였는지 작성), 교사연구회 운영 및 수업 편성 사례(프로그램 적용시기, 시간표, 대상학년 전체 학생 수, 수혜학생 수 명시)

➁ STEAM 수업 평가 방법 개발 및 적용 성과 조사 : STEAM 수업 적용 학생 성취도 평가 방법 개발, 학교생활기록부 기재 방법(예시) 제시, 적용 성과 (수혜 학생 수, 학 생 사전·사후 태도 검사 시기 및 대상 선정 이유 명시, 학생 인터뷰 내용 등), STEAM 수업 적용 후 학생 및 교사 만족도 조사 관련 내용

➂ STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천 : STEAM 교사연구회(또는 소속 학교) 주최 행사 자료 등 제출

※ 당초 계획 대비 변경된 사항이 있는 경우 사유와 함께 기입

가. 연구 수행 내용 ···

나. 연구 수행 결과 ···

1) ···

2) ···

4. 결론 및 제언 ···

※ 결론 및 제언에는 기타 사항 및 시사점을 작성합니다.

-교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점 - 교사연구회의 전체 회원 사이의 협력적 활동 내용, 교사연구회를 통해 참여 교사들

의 STEAM 수업 역량이 증가 내용 및 설명 제시

-STEAM 교사연구회와 해당 STEAM 수업 프로그램 발전을 위한 개선 방안 -기타 사항 및 시사점

5. 참고문헌···

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

부록2. STEAM 교사연구회 성과보고회(대전광역시 자체) 제출 자료 및 발표 자료 부록3. 회의록

1. 요약문

수요 조사 및 요소 추출 프로그램 진행 모델 개발 프로그램 수업 모형 개발 프로그램 자료 개발 기존 프로그램 수정, 보완

연구과제1

AR과 VR 프로그램 개발

프로그램 매뉴얼화 교사 연수 및 안내 수업 공개, 워크샵 참석 논문 발표 및 게재 인터넷카페 운영, 홍보 과학과 교과서 속 활동

현장체험활동 진행(창체) 학생 프로젝트 실시 실물자료, 키트, 안전지도 적용 효과 검증, 분석

‘AR과 VR로 함께 놀자!’실감형 콘텐츠 활용 초등과학 STEAM교육 프로그램의 개발 및 적용을 통한 초등학생의 과학과 핵심역량 신장

연구과제2 AR과 VR 프로그램 적용

연구과제3 AR과 VR 프로그램 확산

교수·학습 자료 개발 수업 활용 및 프로젝트 프로그램 및 결과 확산

본 연구의 우수성 및 타 연구와의 차이점

1. 실감형 콘텐츠와 첨단 과학 장비를 접목하여 혁신형 융합인재교육 프로그램으로 구현 2. AR과 VR, MR 체험과 함께 대덕연구개발특구(한국전자통신연구원) 관련 연구 기관 방문 3. 2015개정 교육과정에 의거하여 과학 교과 및 실과, 창체, 수학, 미술 등 수업을 연계 4. 학교에서도 체험을 쉽게 신청할 수 있는 디지털 환경 구축의 매뉴얼화

5. 지역네트워크와의 연계로 체계적이고 지속적인 프로그램 마련, 확산

2. 서론

가. 연구의 필요성

현장의 목소리

“최근 학교 다큐멘터리에서 4차 산업혁명이라는 것에 대해서 방 송하는 것을 보았네. AR과 VR, 더불어 MR이라는 것까지 있던데 선생님 생각에는 이런 컨텐츠들을 앞으로 어떻게 활용해야 한다 고 보나?” - A교장 선생님 - “○○○ 선생님, 최근에 실감형 콘텐츠를 현장에 보급하고

STEAM 교육을 확산해야 한다는데, 교사들의 진입 장벽이 너무 높은 거 같아요. 사실 생소하기도 하고 좀 배워보려고 원격연수를 들었는데 쉽게 되지 않네요. 저도 잘 모르면서 학생들을 가르친다 는 게 겁이 나기도 하고요. 이런 AR이나 VR 컨텐츠가 새롭게 도입되었다던데 과연 이런 장비들을 활용하는 것이 정말 유익한가요? ” - B선생님 -

“○○○ 선생님, 이번에 학생들과 국립해양생물자원관을 다녀왔는데 거기에 AR 컨텐츠가 있었어요.

아이들이 푹 빠져 있는데 제가 봐도 신기한 것 같았어요. 단순히 보고 관찰하고 경험하는 것 외에 더 좋은 교육적 활용법이 없을까요?”- C선생님 -

“선생님, 학교에서 직접 체험해보기 어려운 AR과 VR, MR 컨텐츠를 보러 가는 현장체험이 있으면 좋을 것 같아요. 지난 번에 신두리 해안사구 안내관에 가니 여러 생물들이 튀어 나와 아이가 무척 좋아했거든요.”- D학부모 -

“선생님, 지난번에 동아리에서 다녀온 한국전자통신연구원 체험 정말 재미있었어요. 특히, VR과 관련 된 부분이 저는 제일 좋았어요. 제가 행글라이더를 타고 있지 않은데 마치 타고 있는 것 같고 사파 리에 직접 가 있는 것 같은 착각을 불러 일으키더라고요. 다시 또 체험하고 싶어요.”- E학생 -

본 연구회는 이와 같은 현장의 목소리를 반영하여 2015 개정 과학과 교육과정 내에 새롭게 도입된 AR과 VR 컨텐츠와 시중에서 쉽게 구할 수 있는 AR 및 VR 콘텐츠들을 조사, 활용하여 학생들을 효과적으로 교육하고 직접적인 체험을 통해 핵심역량을 신장시 켜 미래 세계에 적합한 4차 산업혁명 시대의 인재들로 자라게 할 수 있는 융합인재 (STEAM)교육 프로그램을 개발하고자 한다.

또한 2015 과학과 각론 디지털 교과서에 제시된 실감형 컨텐츠들이 자연스럽지 않고 현장에서 적용이 어려운 부분을 STEAM교육과의 접목과 수정을 통해 더욱 체계적으로 교육할 수 있는 방안을 찾고자 한다. 기존의 자료는 더욱 좋게, 새로운 자료는 더욱 많이 확보하여 우리 지역(대전광역시) 교사들을 우선으로 하여 전국의 교사들에게 실감형 콘텐 츠를 적절하게 활용하는 방안을 소개하고 확산시키고자 한다.

디지털 교과서! 함께 성장하는 미래형 교실을 꿈꾸다!

실감형 콘텐츠 속에 담을 수 있는 여러 가지 정보 새로운 미래형 교과서! 실감형 콘텐츠가 다가온다.

지금까지 우리가 생각하는 교과서는 ‘흰 것은 종이요 까만 것은 글자’라는 우스갯소리 가 딱 들어 맞는 형태가 대부분이었다. 이젠 그 생각을 바꿔야 할 때가 왔다. 글과 그림 혹은 사진으로만 이루어진 기존의 교과서와 달리 동영상이나 애니메이션 같은 다양한 멀 티미디어 기능을 탑재한 새로운 개념의 교과서가 등장한 까닭이다. 디지털 교과서가 바 로 그것. 아직은 생소하지만 머지않아 우리 아이들의 책상에 놓일 디지털 교과서에 대해 알아보아야 한다. 교과서란 학교 교육을 위해 사용되는 학생용 교재를 가리킨다. 우리나 라의 교과서는 국가 교육과정을 구체적으로 구현하여 학생들에게 전달하는 가장 중요한 교육도구로써 우리나라의 교육 수준을 높이는 데 지대한 역할을 해왔다. 그러나 교과서 에 너무 많은 지식이 빽빽하게 요약 및 압축되어 있어 학교 수업을 지식 전달 중심의 주 입식 교육으로 유도하고, 학생들의 흥미와 학습동기를 이끌어내기에 부족함이 많다는 지 적도 계속되어 왔다. 현장에서도 이런 식의 교육에 대한 반성이 끊임없이 이어져 온 게 사실이다. 과거 수업에서 주인공은 언제나 가르치는 사람이었다. 선생님은 열심히 설명하 는데 학생들은 아무 생각 없이 듣고 있거나 딴 짓을 한다. 또는 졸거나 자는 학생도 있 다. 알든 모르든 이러한 일방통행식 수업에서 중요한 것은 진도이다. 학생 한 명 한 명이 내용을 아는지 모르는지 점검할 필요가 없다. 예전에야 이런 방식이 문제 없었을지 몰라 도, 현재 교실에서는 곤란해졌다. 이를 극복하기 위한 방안으로 제시된 것이 바로 실감형 콘텐츠다. 기본적으로 정의 내리자면 실감형 콘텐츠는 기존 종이교과서에 용어사전, 멀티 미디어 자료, 평가 문항, 보충·심화학습 내용 등 풍부한 학습 자료와 학습 지원 및 관리 기능이 있는 학생용 교재이다. 익숙하지 않은 형태의 교과서인 탓에 처음에는 거부감이 들 수도 있지만 그의 장점은 이루 헤아릴 수 없을 정도로 많다.

체험형 학습이 가능한 실감형 콘텐츠의 세계로 초대! 장점으로 똘똘 뭉친 AR과 VR!

실감형 콘텐츠는 여러 가지 장점을 가지고 있다. 먼저 기존 종이교과서의 내용은 물론 이고 참고서, 문제집, 학습사전 등 방대한 학습 자료를 포함하고 있으며 문서자료 뿐만 아니라 동영상, 애니메이션, 하이퍼링크 등 다양한 멀티미디어 기능을 통합 제공할 수 있

어 폭넓은 활용이 가능하다. 이를 통해 학생들은 교과 내용을 쉽게 이해할 수 있고 과학 과에 필요한 특정 과제의 경우에는 단순히 글로만 익히는 것보다 추가 사진, 동영상, 실 감나는 체험을 통한 가상현실 콘텐츠 등을 제공받으면 더 잘 관찰하고 탐구할 수 있다.

특히, 기존의 자료들은 쉽게 업그레이드 될 수 없고, 다양한 내용을 실제 볼 수 없는 반 면, 스마트패드나 스마트폰을 사용하여 실감형 콘텐츠로 공부하면 이와 같은 문제점이 해결될 수 있다.

나에게 필요한 것은! 내가 직접 찾아보고 학습 교사와도 더 많이 소통할 수 있는 실감형 콘텐츠

또한 다양한 외부 자료 연계도 가능해 다양한 학습 자료를 제공받을 수 있다는 것도 빼놓을 수 없는 장점이다. 실감형 콘텐츠와 연계된 학습 커뮤니티를 통하여 교사와 학생 이 활발히 의견, 자료를 공유하고 이를 통해 상호작용이 가능해 교과서의 내용을 보충, 심화할 수 있는 것이다. 즉각적인 최신 정보 검색으로 학습 경험을 확대시키고 학생의 정보 탐색 능력을 향상시키는데 이보다 좋은 것은 없다.

아울러 기존 종이교과서와 흡사한 필기, 밑줄, 노트 기능 역시 탑재되어 있어 사용자의 편의성을 도모한다. 그러나 가장 핵심적인 포인트는 학습자의 능력에 맞추어 개개인의 적성과 수준에 맞춘 개별학습을 할 수 있는 점이다. 이 과정에서 학습 진단 및 처방이 가능하고, 학습 커뮤니티와 외부 자료 연계를 통한 활발한 상호작용이 가능해 맞춤형 학 습이 가능하다. 또한 실감형 콘텐츠와 함께 탐구, 토의토론, 문제해결, 교류, 협업 등 다 양한 학생 활동 중심의 수업을 이끌 수 있다는 것도 큰 장점이다.

활용 가능성이 무궁무진한 도구! AR과 VR~ 하지만 알려진 것은 빙산의 일각!

AR과 VR은 학생들의 자기주도적 학습능력, 창의성, 정보활용능력, 협업능력 등 미래 핵심 역량이 향상되는 효과를 갖는 것으로 나타났다. 이는 교사들도 비슷한 양상을 보였 다. 수업설계 및 개발 능력, 학습자와의 관계 형성, 테크놀로지 리터러시 등이 향상된 것 이다. 교사들은 실감형 콘텐츠의 장점을 ‘멀티미디어 기능으로 수업에 효과적’이며, ‘학생 들의 흥미를 유발하고 수업에 적극적으로 참여할 수 있도록 돕는다’고 꼽았다. 반면에 학 부모는 상대적으로 우려가 많았다. 수업 중 스마트기기로 딴 짓을 하거나 집중력이 흐트 러질 수 있을 것이라 걱정했다. 그러나 디지털교과서 연구학교 학생들의 스마트기기 중 독률을 조사한 결과 상당히 낮은 수준이다. 이는 실감형 콘텐츠 활용과 함께 스마트기기 를 올바르게 활용하는 방법이 지도되었을 때의 효과라고 볼 수 있다.

칼은 누가 쓰느냐에 따라 이기도 되고 흉기도 된다. 스마트기기 역시 그렇다. 스마트기 기를 오락과 소비의 도구로만 취급해 사용을 규제하기보다는 학습과 생산의 도구로 올바 르게 사용할 수 있도록 교육하는 게 중요한 것도 바로 그래서다. 이미 시대의 조류는 실 감형 콘텐츠를 거부할 수 없는 상황이다. 2009개정 교육과정 디지털교과서는 초등학교 3~5학년, 중학교 1학년 사회, 과학 교과에서 개발되어 2014년부터 연구학교와 활용을 희 망하는 학교에서 활용되었으며, ‘2015 개정 교육과정’에서는 초등학교 3학년부터 중학교 3학년의 사회, 과학, 영어 교과와 고등학교 영어 교과가 디지털교과서로 개발될 예정으 로, 올해 초등학교 3·4학년, 중학교 1학년 사회·과학·영어 과목을 시작으로 2020년까지 단계적으로 확대 보급될 예정이다.

실감형 콘텐츠가 지니는 이런 장점들을 잘 살린다면 기존의 것보다 훨씬 효과적인 학 습이 가능해질 것이 분명하다. 효율적인 학습이란 단편적인 지식을 전달하는 과정이 아 니라 학습자가 교과서를 단서로 하여 학생 스스로의 힘으로 지식을 형성하고 문화의 가 치를 생산하는 하나의 창조적 활동을 돕는 과정이어야 하기 때문이다. 디지털교과서는 그를 가능하게 하는 핵심적인 도구가 될 것이다.

나. 연구의 목적

이 연구는 2015 개정 과학과 교육과정의 혁신적인 대안으로 떠오른 디지털교과서, 그 중 에서도 AR과 VR을 포함한 실감형 콘텐츠를 소재로 과학과 STEAM교육 프로그램의 개발 및 적용을 통하여 21세기 미래사회가 필요로 하는 창의·융합형 인재를 양성하고, 초등학생 들의 과학적 탐구력, 창의적 사고력 및 문제해결력 등의 핵심역량 신장에 주목적이 있다.

1) 현재 개발되어 있는 2015 개정 교육과정의 실감형 콘텐츠 및 STEAM교육 프로그램 을 교육 현장에서 원활하게 활용할 수 있도록 체험을 중심으로 재구성하여 실제 적용하며, 이를 뒷받침 할 수 있는 창의적인 교육환경을 초등학교에 조성한다.

2) ‘AR과 VR로 함께 놀자!’ 프로젝트를 통해 학생들이 스스로 즐겁고 재미있으면서도 학습을 놀이처럼 생각할 수 있도록 하고, 창의적 사고력, 문제해결력을 신장시키고, 21세 기를 살아갈 학생들에게 자기 정체성의 확립 및 공동체 의식, 자신의 꿈을 설계하고 재능 을 키우는 능력이 향상되도록 한다.

3) ‘AR과 VR로 함께 놀자!’ 프로젝트 내에서 교과 활동 및 창의적 체험활동 등이 자연스럽 게 연계될 수 있도록 하며, 학생의 흥미와 관심에 의한 자발적인 활동이 이루어지게 하여 인 지적 접근과 실천적 접근을 동시에 용이하게 하는 STEAM교육 수업 모델을 개발, 적용한다.

4) 지역사회 연계를 통한 인적, 물적 자원을 활용한 실감형 콘텐츠 활용 STEAM교육 활동 이 원활하게 수행되도록 ‘AR과 VR로 함께 놀자!’프로젝트의 자료 및 정보, 실제 사례 등 을 현장 교사들에게 제공하고 확산시킨다.

다. 용어의 정의

이 연구에서 사용되는 주요 용어의 정의는 다음과 같다.

1) 1) 1) 1) 1) 1) 1) 실감형 실감형 실감형 실감형 실감형 실감형 실감형 콘텐츠란콘텐츠란콘텐츠란콘텐츠란콘텐츠란콘텐츠란콘텐츠란??????? 1) 실감형 콘텐츠란?

교과서에 수록된 교과 학습 내용을 중심으로 3D 모델링 그래픽을 이용, 입체 시각 효과 기술을 활용하여 풍부한 학습 경험을 제공하는 콘텐츠를 “실감형 콘텐츠”라 한 다. 실감형 콘텐츠는 AR (증강현실), VR (가상현실), 360° 사진 및 영상 자료 제작 기술을 활용하여 제작한다. 실감형 콘텐츠는 시간적, 공간적인 확장을 통해 현실과 같 은 체험을 제공하며, AR과 VR이 있고 실제로는 그 중간 형태라 할 수 있는 MR이라 는 기술도 있다.

AR (Augmented Reality) - 증강현실: 실물이나 장소에서 관련된 정보를 3차원의 형 태로 즉시 보여주는 기술로 증강현실 콘텐츠는 조작활동과 이동성 기반에 의한 상호작 용을 제공한다.

VR (Virtual Reality)및 360° 콘텐츠 – 가상현실: 현실 공간과 완벽히 차단된 가상의 공간에서 몰입감 있는 입체적 경험을 제공하며, 현실에서 조작이 어렵거나 관찰이 불 가능한 것을 학습자가 직접 체험하거나 조작할 수 있도록 한다. 실감형 콘텐츠를 실 행하기 위한 스마트폰과 HMD (Head Mount Display) 장비를 결합하여 VR을 체험할 수 있다.

2015 개정 과학과 디지털교과서에는 약 25종의 AR과 VR관련 컨텐츠들이 있다.

또한 유튜브나 퀴버와 같은 어플을 사용하면 그 안에 다양한 컨텐츠들이 개발되어 있 어 이를 수업에 활용할 수 있다. 우리가 앞으로 해야할 부분은 이러한 컨텐츠들 중에서 유용한 것을 골라 디지털교과서와 연동시키거나 수업에서 활용하여 학생들에게 더 다 양한 정보를 제공하는 것이다. 이에 위와 같은 목표를 구성하고 디지털교과서와 특히, 그 내에 있는 실감형 콘텐츠들을 활용하여 적절하게 학생들의 과학과 핵심역량이 신장 될 수 있는 프로그램을 개발하여 적용하고 그 효과성을 측정해 보고자 하는 것이다.

2) 2) 2) 2) 2) 2)

2) 위두랑위두랑위두랑위두랑위두랑위두랑위두랑(Wedorang)(Wedorang)(Wedorang)(Wedorang)(Wedorang)(Wedorang)(Wedorang)이란이란이란이란이란이란이란? ? ? ? ? ? ? 2) 위두랑(Wedorang)이란?

위두랑이란, 디지털교과서와 연계하여 활용할 수 있는 교사와 학생 중심의 학습 커 뮤니티다. 위두랑은 디지털교과서 활용 수업을 보다 폭넓게 운영할 수 있으며 다양한 기능을 갖추고 있기 때문에 디지털교과서 수업 활동을 보완하는 도구가 된다. 위두랑 은 상호 토의와 토론 활동, 자료 탑재와 상호 피드백, 모둠 활동, 학급 간 교류 등 학 습자 중심의 학습 활동을 촉진하는 교육 목적의 네트워크로 활용된다. 본 프로그램에 서는 위두랑을 적극 활용하여 학생들이 디지털교과서를 활용함과 동시에 적극적으로 서로 소통하고 프로젝트 학습을 진행할 수 있는 환경을 조성하고자 한다.

3. 연구 수행 내용

가. 디지털 교과서 AR과 VR 관련문헌 분석 및 선행 연구 결과 조사

새로 개발하고자 하는 과학교육 프로그램과 관련된 이론 및 논문 자료, 단행본, 실제 교수․학습 자료로 개발된 사례, 각 장비에 대한 이해 및 안내 자료 등을 여러 가지 방법 으로 분석하고, 각 사례별 결과를 조사하여 본 연구에 시사점을 도출하였다. 연구의 보다 구체적인 내용들은 아래와 같다.

1) 실감형 콘텐츠 대한 탐색(학문적 배경을 중심으로)

실감형 콘텐츠의 시작부터 등장배경, 정착과정, 학습준거 및 각 영역별 주제와 요소 등 의 관련 이론들을 과학교육 프로그램을 개발하기 전 바탕으로 학습, 탐색하였다.

2) 초등 실감형 콘텐츠 활용 수업과 관련된 기존의 모델과 모형 분석, 예시 수집 초등 실감형 콘텐츠와 관련되어 지금까지 개발된 수업 모델과 모형, 예시 등을 수집하고 분석하였다. 논문 및 서적을 중심으로 실감형 콘텐츠 활용과 관련된 다양한 시도를 살펴보 고, 수업 모델 및 모형을 예시로 하여 여러 가지 수업 모델 및 모형들을 분류, 분석하고 본 연구의 수업 모델 구안에 시사점을 줄 수 있는 수업 모델과 모형을 수집하였다.

가) VR(가상현실)

순서 학습 주제 관련 내용

1 실감형 콘텐츠의 기초적 이해 도입 배경, 문제점, 정의

2 우리나라와 외국의 실감형 콘텐츠 사례 국내 실감형 콘텐츠의 차이점, 차별화 등 3 실감형 콘텐츠 관련 학자 및 기본 이론 실감형 콘텐츠를 연구한 학자들의 교육이

론

4 실감형 콘텐츠를 위한 검사 도구 다양한 과학적 태도, 융합 사고력 검사 KERIS 개발 자료

5 실감형 콘텐츠 필요성 STEAM교육의 필요성

6 실감형 콘텐츠의 시대적 요구와 중요성 초등교육과정 내의 실감형 콘텐츠, 중요성 7 실감형 콘텐츠 저작 툴 유니티 및 저작 자료 활용법

나) AR(증강현실)

3) 과학 연구 관련 최신 이론 분석 및 스터디

이 연구의 차별화된 개발 전략 중 하나는 ‘최신 첨단과학’과 관련된 내용을 프로그램에 포함시키는 것이다. 이를 위하여 다양한 과학 잡지, 전문지, 학회지, 독서 및 조사, 구글 링 등의 방법으로 내용 추출을 통해 학생들의 흥미에 부응하도록 한다. 다음은 키워드 중심으로 추출한 내용이며, 향후 이와 같은 방식으로 최신 과학이론과 학생들이 관심을 가질만한 키워드들을 추출하고 관련 내용과 연구 동향에 대해 밝혔다.

또한 유튜브 등의 자료를 수집하고 목록화하여 수업에 활용할 수 있는 다양한 자원을 수집하여 활용한다. AR과 VR콘텐츠 외에도 우수한 콘텐츠들이 있으면 수집하여 활용하 였다.

순서 과학 영역 세부 내용

1 물리 LED, 빛(광학), 그래핀, 양자계, 온도, 신소재, 광섬유, 쿼크 등 2 화학 미세구조, 화학반응, 준결정, 팔라듐, 촉매 등

3 생물 분자유전, G단백질, 뇌, 장소세포, 격자세포, 면역, 소포체 등

4 대기학 미세먼지, 황사, 대기 오염, 냄새 측정, 지구온난화, 지속가능발전 등 5 지질학 화석, 지질구조, 지진, 화산 폭발 등

6 우주과학 인공위성 발사, 블랙홀, 화이트홀, 우주팽창 등 7 로봇과학 로봇, 인공지능, 휴머노이드 등

8 기계과학 기계, 구조물, 건축, 이족 보행 등 9 전자통신 정보, 빅데이터, 소프트웨어, 이진수 등

4) 한국전자통신연구원 및 각종 전시관의 AR, VR 자료 관람 및 수집

현재 연구회와 인접해 있는 대덕연구개발특구에 위치하고 있는 한국전자통신연구원 전 시관에서 AR과 VR을 체험해 볼 수 있으므로 학생들과 함께 현장체험학습 등을 통해 방 문할 수 있도록 한다. 또한 그 외에도 국립해양생물자원관, 신두리 해안사구 등의 전시관 에도 AR과 VR 컨텐츠들이 있는 것으로 보아 국내의 여러 전시관들의 컨텐츠들을 수집 하고 효과성을 검증하고자 노력하였다.

한국전자통신연구원 외부 디지털 첨성대 공간증강인터렉티브시스템

디지털 액터 체험 4D가상패러글라이딩

가상사파리체험 UHD 영상 체험

디지털 초상화 시스템 디지털 액터 및 CG제작 SW

가상 아쿠아리움 투명태양전지창

골도전화기 실감형 학습시스템

약복용도우미 스마트 선박

실제 프로그램의 개발 및 교과와의 연계를 위해 초등학교 과학을 중심으로 교과서 분 석이 이루어지며 그 외에도 디지털교과서가 개발되어 있는 사회, 과학, 영어과 교육과정 과 교과서, 지도서 등에 대한 분석이 이루어져야 한다.

전시관 입구에서 가장 먼저 볼 수 있는 것은 공간증강인터렉티브시스템입니다. 최근 증강현실(Augmented Reality, AR)이 매우 유행인데, 증강현실이란 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술입니다. 한국전자 통신연구원의 공간증강인터렉티브시스템에서는 화면 앞에 서면 학생들의 사진이 화면 에 보이고, 바닷물 등의 배경이 나타나면서 해당 공간에 사는 식물이나 물고기 등이 함께 나옵니다. 학생들은 물고기의 색깔을 칠해 물 속에 넣기도 하고, 돌아다니는 물 고기와 인사하거나 만지기도 하며 시간을 보낼 수 있습니다. 시각적인 효과가 강하고 많은 수의 학생들이 체험할 수 있어 효과적입니다.

다음으로는 초등학교 과학 교과서 속의 다양한 실험을 증강현실로 해 볼 수 있는 ‘비 춤 과학’이라는 실감형 학습 시스템과 디지털 액터 시스템을 구경하게 됩니다. 디지털 액터 시스템의 경우, 영화를 찍는 과정에서 위험하거나 실제 배우가 찍기 어려운 장면 의 경우 디지털 화면을 통해 배우의 얼굴을 완벽히 재현해 내고, 무술 전문가 등 다른 인물의 동작 속에 포함시켜 영화를 만드는 기술입니다. 우리에게 익숙한 영화 명량이 나 중천 등 거대한 스케일의 한국 영화를 제작할 때 이미 많이 활용된 기술입니다.

또한 가상현실(virtual reality)이란, 어떤 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어 서, 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황·환경과 상호작용을 하고 있는 것처 럼 만들어 주는 인간-컴퓨터 사이의 인터페이스를 말하는데 가상현실로 사파리와 패 러글라이딩을 체험할 수 있도록 하는 공간이 있고, 실제로 1~2명의 학생들이 체험을 해 보게 됩니다.

전자통신연구원 방문 및 AR 체험 전자통신연구원 방문 및 VR 체험

가) 교과서, 교사용 지도서 탐독을 통한 Key words 추출(예시안)

2015 개정 초등학교 교육과정 각론이 보급됨에 따라 각 교과의 key words를 추출한다.

특히, 첨단 기기 활용 과하교육 프로그램에 활용될 수 있는 여러 가지 과학적 용어 및 학습 소재를 중심으로 키워드를 추출하여 향후 프로그램 개발에 도움이 되도록 한다.

나) 교육과정 차시별 세부 내용 및 요소 분석 초등학교 과학

교과명(초등과학3, 국정)

학

기 단원명 Key words

(괄호안에 page표시) 비 고

1

1. 물질의 이용

우리 주위의 물체, 물체의 재료, 여러 가지 장난감, 금속, 플라스틱, 나무, 섬유, 가죽, 옛날 민속놀이 장난감, 물질, 운동용품, 물질의 분 류, 학용품, 철, 물리적 특징, 성질, 나무로 된 물체, 플라스틱으로 된 물체, 물질의 쓰임, 자갈, 물, 공기의 비교, 고체, 액체, 기체, 소금, 설탕, 모레, 물, 그릇, 유성펜, 공기주입기, 풍선

초 과 3 국 -01-01

2. 자석의 이용

자석의 모양, 크기, 자석에 붙는 물체와 붙지 않는 물체, 전자 기기, 마그네틱 카드, 극표시 없는 자석, 클립, 실, 셀로판테이프, 자석과 물 체가 서로 끌어당기는 힘, 자석에 물체가 붙는 모습, 자화, 자석이 가 리키는 방향, N극과 S극, 나침반, 나침반의 바늘, 원리, 자화, 자석 팽 이, 자석을 이용한 장난감, 생활 속의 자석 이용, 자화를 이용한 정보 저장, 막대 자석, 고리 자석, 동전 자석

초 과 3 국 -01-02

3. 동물의 한살이

배추흰나비, 곤충도감, 사육상자, 관찰기록장, 돋보기, 배추흰나비 알, 애벌레, 번데기, 날개돋기, 배추흰나비의 생김새, 한살이, 여러 가지 곤충의 한살이, 완전 탈바꿈, 불완전 탈바꿈, 암수 구별이 쉬운 동물, 암수 구별이 어려운 동물, 알이나 새끼를 돌보는 과정, 암수가 하는 역할, 개의 성장, 닭의 성장, 개구리의 성장, 동물을 사랑하는 마음, 동물의 한살이 연구

초 과 3 국 -01-03

4. 지표의 변화

지표의 변화, 여러 곳의 흙, 식물이 잘 자랄 수 있는 흙, 화단 흙, 운 동장 흙, 부유물, 흙이 만들어지는 과정, 풍화작용, 흙의 소중함, 흙에 따라 키우는 식물, 운동장에 흐르는 빗물, 물에 의한 지표의 변화, 강 주변의 특징, 흙 언덕 실험, 강의 상류, 중류, 하류, 알갱이의 차이, 침식 작용, 퇴적 작용, 바닷가의 지표변화

초 과 3 국 -01-04

단원 차시 학습목표 학습내용 쪽수 STEAM 관련 콘텐츠

4-1-1.

무게재기 10/11

저울의 원리를 응용하여 나 만의 저울을 만들고 물체의 무게를 잴 수 있다.

나만의 저울 만들 기, 나만의 저울로 물체의 무게 재기

50-51 (실관 26-27)

S, T, E,

A, M AR, VR

4-1-2 식물의 한살이

4/11

식물의 한살이 관찰 계획을 세우고 씨 심는 방법을 조사 하여 바르게 심을 수 있다.

식물의 한살이 관찰 계획 세우기, 씨앗 심기

66-67 (실관 한살이책)

S, T, M AR, VR

4-1-3 화산과 지진

4~5/1 2

화산의 특징이 잘 드러나도 록 화산 활동 모형을 만들 수 있다.

화산 활동 모형 제 작하기, 화산 활동 모형과 화산 비교

96-97 (실관 50)

S, T, E,

A, M AR, VR

교육과정 차시별 세부 내용 및 학습 요소들을 분석한다. 2015 개정 과학과 교육과정의 경우 단원 내에서 과학과 디지털교과서 및 실감형 콘텐츠를 적용하는 차시가 1차시 이상 등장한다. 하지만 상황 제시에 있어 학습자가 관심을 가질 만한 상황을 제시하기는 하나, 충분한 스토리텔링이 되지 않고 있으며 관련 내용에 대해서는 단편적인 읽기 자료 수준 에서 제공된다. 이에 학교 현장에서는 ‘아이스크림’ 등의 동영상 자료를 활용해야 하며, 이마저도 생생하고 자세한 정보를 알기는 어려운 상황이다. 초등 과학 실감형 콘텐츠를 적용한 교육 프로그램은 특히 이런 단원에 대해 주의를 기울일 필요가 있으며 전국의 5, 6학년 학생들이 모두 배우게 되는 과학 교과서 및 타 교과의 교과서 속에 등장하는 실감 형 콘텐츠를 고루 활용할 수 있도록 하였다.

나. 실감형 콘텐츠 활용 초등과학 STEAM 프로그램 개발 중점 사항

1) 실제 수업에서 활용하며 학생들이 추가 학습을 할 수 있는 프로그램

디지털교과서를 활용하더라도 학생들이 이를 실제 프로젝트에 초점을 맞추어 설계와 산출이 강조될 수 있도록 프로젝트형 프로그램을 제작하고자 한다. 학생들이 자신의 필 요를 바탕으로 어떠한 문제를 해결하기 위한 의견을 모으고, 그 과정에서 AR과 VR을 이 용하여 탐색하며 그 결과 최종적으로 산출을 할 수 있어 말로 하는 것이 아닌 실제 눈으 로 보여줄 수 있는 교육이 가능한 프로그램을 개발, 적용 한다.

2) 초등학생 요구 분석을 통한 실제적인 프로그램

초등학생들이 현재 AR과 VR에 대해 인식과 지적 요구에 대한 조사 및 분석을 바탕으 로 실제적인 프로그램을 개발하여 보다 실천적이고 영재 학생들에게 꼭 필요하며 빈번히 적용할 수 있는 프로그램을 개발한다.

3) 대덕연구개발특구 지역자원 및 각종 전시물을 연계한 체험형 프로그램

현재 적용 대상 학생들이 살고 있는 대전광역시의 대덕연구개발특구 지역자원 및 시 설, 기관 등을 연계하여 직접 AR과 VR의 체험이 이루어질 수 있는 체험형 프로그램을 제시한다.

4) 교육적 적용이 바로 이루어질 수 있는 체계적 프로그램

4-1-4 혼합물의

분리

9~10/

11

물에 녹는 물질과 물에 녹지 않는 물질의 혼합물 분리 방 법을 말할 수 있다.

두부 만들기

140-141 (실관 72-73)

S, E, A,

M VR

일반 교사가 큰 시간과 노력의 투자 없이도 개발된 프로그램과 자료를 살펴보면 바로 교육적 적용이 가능하도록 다양한 형태(서지, 동영상, 웹페이지, 실물 등)의 자료를 제시 하고 체계적인 형태(수업모형, 지도안, 활동지 등)으로 제공한다. 또한 학생들 스스로도 제공되는 자료만 있으면 가정에서 스스로 해 볼 수 있는 프로그램으로 개발한다.

5) 과학 여러 분야에 관심이 있 초등학생들을 위한 영역별 맞춤형 프로그램

과학 내에서도 물리, 화학, 생물, 지구과학 외에도 더 세분화된 영역 분화를 할 수 있 으므로 각 분야에 관심 있는 초등학생들을 두루 고려하며 특정 영역별로 콘텐츠들을 제 시하여 다양한 분야의 과학 수업 시에 활용하고 학생들이 자기주도적으로 활용 가능하도 록 한다.

6) 융합인재(STEAM)교육적 요소를 고려한 통합적 체험 프로그램

활동의 형태는 단순한 지식학습 뿐 아니라 STEAM교육적 요소를 고려하여 교과통합적 으로 이루어지며 프로그램 내에서 상황의 제시, 개인 스토리의 탄생, 창의적 설계, 성공 의 경험을 통한 감성적 체험이 일어나도록 진로 프로그램을 구성한다.

다. 실감형 콘텐츠 활용 초등과학 STEAM 프로그램 개발 개요

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 초등학교 과학 (11) 지진과 화산 수업용 STEAM 프로그램

학교급 초등학교 대상 학년(군) 3~4학년군

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4학년] (11) 지진과 화산

연계과목

수학 사회 미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 3~4학년] 나. 도형 / 6) 평면도형의 이동 라. 규칙성 / 1) 규칙찾기 [초등학교 3~4학년] (2) 우리가 살아가는 모습

(4) 다양한 삶의 모습과 변화 [초등학교 3~4학년] 표현 / 주제탐색

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 4 과학(2) + 미술(2)

2 4 과학(2) + 사회(1) + 미술(1)

3 4 과학(2) + 수학(2)

4 4 과학(2) + 수학(1) + 미술(1)

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 초등학교 과학 (13) 동물의 한살이 수업용 STEAM 프로그램

학교급 초등학교 대상 학년(군) 3~4학년군

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역 [초등학교 3~4학년] (13) 동물의 한살이

연계과목

수학 미술

연계과목 성취기준 영역

[초등학교 3~4학년] 나. 도형 / 6) 평면도형의 이동 라. 규칙성 / 1) 규칙찾기 [초등학교 3~4학년] 표현 / 주제탐색

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 4 과학(2) + 수학(2)

2 4 과학(2) + 국어(1) + 미술(1)

3 4 과학(2) + 사회(2)

4 4 과학(2) + 미술(2)

5 4 사회(2) + 과학(2)

라. AR과 VR로 함께 놀자! 프로그램 개발 방법 및 과정

1) 개발 단계

요구 분석

➡

주제 선정

➡

프로그램 개발

➡

수업자료 개발

➡

수정 및 보완

◉STEAM교육 수요조사(교사)

◉실감형 콘텐 츠 관련 요구 조사(학생)

◉STEAM교육 프로그램의 세부주제 선정

◉주제별 내용 분석

◉AR 및 VR 자료 수집

◉문헌 및 기 존 자료 분석

◉차시별 교육 프 로 그 램 ( A R 및 VR기반) 개 발 및 활용 프 로젝트

◉ 프 로 그 램 에 따른 수업자료 개발

◉동영상, 읽기 자료 수집

◉실감형 콘텐 츠 활동에 대 한 안내자료 제작

◉프로그램과 과 정안의 적절성, 타당성 검토

◉프로젝트 활 동 현장 적용

◉수업 현장 적 용 및 수정·보 완 완성

2) 개발 일정

3) 개발 방법 가) 요구 분석

초등 과학과 관련된 실감형 콘텐츠, STEAM 교육에 대한 요구를 분석하기 위하여 교 사와 학생 측면으로 나누어 설문을 진행한다. 약 100명의 초등교사들을 대상으로 현재 이루어지고 있는 STEAM교육에서의 스마트교육의 수준, 문제점, 개선 사항 등을 질문하 고 개발될 자료에 대한 종류, 수준, 범위, 유형 등에 대한 요구를 분석하여 프로그램 및 자료 개발 과정에서 반영하도록 한다. 초등학생에게는 장래희망과 선호하는 진로 활동 등의 문항으로 구성된 설문지를 이용하여 어떤 직업에 대한 관심도가 높으며 어떤 유형 의 활동을 통해 학습하고 싶은지에 대한 정보를 얻는다. 설문에 응답하는 초등학생의 규 모는 과학, 수학, 발명 등에 관심을 가지고 있는 이공계 진학 가능 학생 300여명 정도로 예상한다.

단계 과정 세부 추진 내용

세부 추진 일정 2019년

3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 준비

및 계획

기초 조사

및 계획 수립

교사 수요 조사 학생, 학부모 수요 현장의 실태 분석 계획서 작성 개발 주제의 선정

자료 개발

프로 그램 개발

기존 자료의 분석 프로그램 구상 프로그램 개발 자료

개발

수업 지도안 개발 학생용활동지 개발 읽기자료, 동영상 검증

및 보완

검증 1차 수업 적용 전문가 지도 조언 보완 수정 및 보완

평가 및 정리

평가 2차 수업 적용 자료 효과 평가

정리

자료 제작 정리 보고서 작성 제작 자료 제출

나) 주제 선정

요구 분석을 통해 얻은 결과를 바탕으로 학생과 교사의 요구 수준이 가장 높은 소재를 바탕으로 각 프로그램별 주제로 선정한다. 이 때, 기존에 개발되어 있는 실감형 콘텐츠의 실감형 콘텐츠들을 최대한 활용하고 메이커형 프로젝트 활동이 가능한 주제를 선정하여 우리고장 대전의 문제를 해결하는 과정을 포함하며, 대덕연구개발특구, 자연환경, 인문환 경, 시설 및 기관 등을 활용하여 방문을 통한 체험 활동이 이루어질 수 있는지 판단하여 최대한 실제적이고 체계적인 체험이 실제적으로 이루어질 수 있도록 한다.

다) 프로그램 개발

프로그램의 주제가 선정되면 프로그램의 개발에 들어간다. 프로그램의 개발이란, 각 차 시별 내용과 차시 내에서의 활동별 내용 등을 선정하고 각 활동들을 구현하기 위한 STEAM교육의 절차(상황제시-창의적설계-감성적 체험 등)을 고려하여 조화롭고 체계적인 수업이 가능하도록 한다. 특히, 일상생활에서 쉽게 구할 수 있는 재료나 준비물과 함께 실감형 콘텐츠를 활용한 수업과 동영상 탑재 등이 가능하도록 하며, 사전에 체험학습 방 문 가능 기관명과 방문 신청의 방법을 함께 확보하도록 한다. 기존에 개발되어 있는 실감 형 콘텐츠 활용 STEAM교육 자료 뿐 아니라, 최근 창의재단에서 개발된 첨단과학 연계 STEAM교육 프로그램이나 대전광역시의 융합인재교육 우수 콘텐츠 등의 교재들을 참고로 하여 양질의 프로그램이 될 수 있도록 한다.

라) 수업자료 개발

요구 분석을 통해 교사, 학생들이 원하는 수업 자료와 활동을 파악하였으므로 이에 맞 추어 교사용 수업 지도안, 읽기 자료, 안내 자료, 동영상 PPT 등을 제작하고 이를 종합 하여 지도Tip과 함께‘교사용 매뉴얼’ 형식으로 제공할 수 있도록 개발한다. 학생은 학생 용 활동지 뿐 아니라 바로 수업에서 활용 가능하도록 준비물 키트나 키트의 목록(예: 지 진에 강한 구조물 만들기 키트, 식물의 생활 관련 생체모방 작품 등)을 제공하고 학생들 의 수준에 적합한 학생용 읽기자료 및 생각할 문제, 부모님과 함께 방문해볼 만한 체험 장소 등에 대한 정보를 담아 개발한다.

마) 수업 적용

본 연구회가 담임 및 학년 담당으로 근무하고 있는 초등학교(대전G초등학교)의 3~6학 년 학생 전원에게 학년별 특성에 맞게 실감형 콘텐츠를 투입하여 효과성을 검증한다. 또 한 과학에 특별히 관심 있는 학생들의 흥미도나 핵심역량을 함께 측정하기 위해 강사로 활동 중에 있는 단위학교 영재학급(초5, 6학년 수학, 과학 통합), 지역공동발명영재학급, 교육청부설영재교육원(초6 수학, 과학 통합반) 등을 대상으로 하여 개발된 프로그램과 자 료는 실제 적용을 한다. 연구회가 직접 수업에 투입할 수 없을 경우 한 팀이 되어 연구 를 함께하는 교사들의 도움을 받도록 하고 학생 및 교사 두 집단 모두에게 만족도 및 활

용 결과를 조사하여 효과성을 검증한다.

바) 수정 및 보완

효과성 검증 및 활용 소감, 전문가 집단 협의 등을 통해 나온 의견들을 수렴하여 개발 된 프로그램과 자료들의 수정 및 보완을 거친다. 수정 및 보완이 끝나면 최종적인 보고 서와 개발 자료를 작성하고 제출한다.

실감형 콘텐츠 활용 교사 모임 등에서 전문가를 초빙하여 개발된 자료를 보여주고 도 움과 수정, 자문을 구하여 최종 보완이 이루어지도록 한다.

마. 최종 수업모델 및 프로그램 적용

1) AR과 VR로 함께 놀자! 프로그램의 실제 적용

가) 적용 대상 : 대전광역시서부교육지원청 관내 초등학교 3~6학년 학생 300여명

나) 적용 기간 : 2019. 06. 01 ~ 2019. 12. 31(약 7개월간) 다) 적용 내용 예시

최종 수업모델 및 프로그램이 도출되면 이를 바탕으로 수업 적용에 들어간다. 교과(과학과) 및 창체 연계형 수업의 일환으로 다음과 같은 과정을 통해 실감형 콘텐츠를 활용한 과학 수업 및 프로젝트 학습에 들어간다.

순서 학교명(지역) 대상 학년 예상 인원 투입 방법

1 대전관평초등학교(서) 3~4학년 230명 교과 및 창체, 동아리 수업 적용

2 대전교촌초등학교(서) 3~4학년 70명 교과, 창체, 동아리 수업 적용

AR과 VR로 함께 놀자! 수업모델의 개발

주제

수업 도입

준비 * <학습시작하기> 버튼

* 관련 교과 및 학습 차시 제시

주제 선정하기 * 여러 가지의 학습 주제 제시, 선택 가능

순서 알기 * 학습의 흐름을 안내

과학 지식의 탐색

상황의 제시 * 교과서 속 한 장면 들여다보기 * 기초 탐구활동을 통한 내용 탐색

실감형 콘텐츠 활용

* 핀치새를 직접 살펴볼까?

* 핀치새의 부리와 먹이의 관계는?

* 핀치새와 관련된 과학사 속 한 장면

창의적 설계 및 프로젝트

생생! 창의적으로 설계해보자!

* 프로젝트 상황 알아보기

* 창의적으로 설계하고 프로젝트 수행하기 * 나만의 미션 수행하기

* 우리 모둠 공동 문제 해결하기

과학 지식의 생성

생활 속 문제 해결

* 관련 연구기관 방문하여 견학하기 * 활동에 관한 나의 소감문 작성

심화 활동 * 주제와 관련된 심화자료 및 얻게 된 정보 기록

정리 및 형성평가 * 자기 계발을 위한 나의 노력

* 다음 친구들에게 알려주는 나만의 체험 요소

라) 적용을 위한 환경 조성

(1) AR과 VR로 함께 놀자! 프로그램 적용을 위한 수업 환경의 조성(교사 측면)

- 대전G초등학교의 경우, 2019~2020학년도 디지털교과서 선도학교로 지정됨에 따라 다양한 활동이 가능하고 예산 지원 및 환경 구축에 용이했다.

- 현재 5, 6학년 교실 및 과학실, 미래형 과학교실 등에서 무선망 구축을 통해 인터넷이 가능하며 총 40개의 실감형 콘텐츠 활용을 위한 스마트패드가 구비되어 있어 자유롭게 활용할 수 있었다.

- 또한 대전D초등학교의 경우에도 11~12월 무선망 설치 및 스마트패드 활용을 앞두고 있 어 교실에서의 활용이 기대된다.

- 초등 디지털교과서 실감형 콘텐츠 활용 프로그램을 진행하기 위하여 원활한 정보 교류 및 처리가 가능한 구조와 모둠의 형성, ICT 자료의 활용이 가능한 하드웨어적 제반 사항 (교내 컴퓨터실 및 관련 장소 대여 등)을 마련하였다.

- 컴퓨터, 인터넷 등의 하드웨어 외에도 해당 장비 관련 최적화된 각종 프로그램들을 사용 가능하도록 소프트웨어들을 설치했다.

- 관련 프로그램과 자료들을 바로 접근할 수 있도록 접근성을 높이며, 적용 과정에서 교내 전 교사에게 교사용 매뉴얼을 제공했다.

- 실감형 콘텐츠 활용 프로그램의 활용이 쉬운 학교 환경들을 구축한다. 이는 주제에 따라 차이가 있겠으나, 수업과 관련된 실습이나 실험이 편리하고 학생들에게 직접적 인 체험 활동 등이 가능하도록 교내 환경을 조성하고 과학실, 컴퓨터실 등을 활용하 였다.

- 본 프로그램과 관련된 실제 첨단과학 진로체험 활동을 운영하기에 최적의 도시로 대 덕연구개발특구 내의 한국전자통신연구원의 체험 방법 및 체험 담당자 등의 연락처를 모두 확보하여 원활하게 견학이나 자문이 가능하도록 한다. (뿐만 아니라, 위에서 제 시한 기관들은 이미 인적 인프라가 구축되어 있다.)

- 학생들의 실제적인 체험이 가능하도록 하기 위하여 각 학년별 70~80명의 인원으로 구성되어 있으므로 각 학년별 2대의 전세버스를 별도로 계약하여 전 학생이 골고루 창의적 체험학습을 즐겼다.

(2) AR과 VR로 함께 놀자! 학습 환경의 조성(학생 측면)

- 실감형 콘텐츠와 함께 보급되고 있는 위두랑 앱과 모임방을 이용하여 실감형 콘텐 츠 프로그램 관련 자료방을 개설하고 주말마다 부모님과 함께 가고자 할 경우에는 쉽 고 편하게 찾아가 볼 수 있도록 했다.

- 교사의 링크와 자료 안내를 QR코드 등으로 제시하여 학생들이 스마트폰으로도 쉽게 활용이 가능하게 하며 자주 접근하도록 하여 가정에서도 관심 있는 첨단 과학을 살펴 보고, 과학 및 진로에 대해 공부할 수 있는 좋은 영상 자료(플래시 파일, 학습지 등) 을 살펴볼 수 있었다.

- 홈페이지 즐겨찾기를 통해 학생들이 손쉽게 AR과 VR 관련 사이트 및 플레이 메이 커 사이트, 국가출연 연구기관 홈페이지 등에 접속할 수 있도록 하였다.

- 실감형 콘텐츠와 과학과 관련된 주제로 한 학급 환경을 구성하고, 교실 내에 자료 검색이 가능한 컴퓨터와 인터넷 시설의 확보가 된다면 더욱 좋겠다.

- 학급에 실감형 콘텐츠 활용 프로그램과 관련된 학급 도서를 많이 비치한다.(예 : 미래 과학세상, 어린이 동아, Why? - VR편 등)

- 실감형 콘텐츠 활용 프로그램을 통하여 학습자가 얻게 되는 활동지나 경험을 정리할 수 있도록 개별 결과물 포트폴리오 파일 등을 사전에 만들도록 한다.

(3) AR과 VR로 함께 놀자! 학습자의 학습 훈련과 동아리 조직

- 마인드맵, 브레인스토밍 등의 창의성 기법과 융합적 창조의 기회를 되도록 많이 제 공하고 자신의 생각과 느낌을 자유롭고 편안하게 표현할 수 있도록 배려한다.

- 기본적으로 디지털교과서를 활용할 수 있는 기기 사용법 및 활용 방법에 대해 훈련 하고 개인 아이디를 갖도록 한다.

- 실감형 콘텐츠를 다운받아 활용할 수 있도록 하며, 활용 방법이나 마커를 찍는 방법 등을 가르쳐 5월 이후에는 교사가 특별히 교육하지 않아도 학습이 가능하도록 했다.

- 발표 지도, 모둠 토의, 각종 자료 활용 능력 등을 길러주며 과학 도서를 많이 읽는다.

- 종합적인 문제해결력과 창의적 사고력, 언어적 의사소통 능력 및 정보처리능력의 향 상이 가능하도록 훈련했다.

(4) 학생을 대상으로 한 ‘과학기술 체험 동아리’ 운영

- 마인드맵, 브레인스토밍 등의 창의성 기법과 융합적 창조의 기회를 되도록 많이 제 공하고 자신의 생각과 느낌을 자유롭고 편안하게 표현할 수 있도록 배려한다.

- 기본적으로 디지털교과서를 활용할 수 있는 기기 사용법 및 활용 방법에 대해 훈련 하고 개인 아이디를 갖도록 한다.

- 실감형 콘텐츠를 다운받아 활용할 수 있도록 하며, 활용 방법이나 마커를 찍는 방법 등을 가르쳐 5월 이후에는 교사가 특별히 교육하지 않아도 학습이 가능하도록 했다.

- 발표 지도, 모둠 토의, 각종 자료 활용 능력 등을 길러주며 과학 도서를 많이 읽는다.

- 종합적인 문제해결력과 창의적 사고력, 언어적 의사소통 능력 및 정보처리능력의 향 상이 가능하도록 훈련했다.

VR HMD 활용 장면 뉴질랜드 국제 교류 시 활용 및 소개

(5) AR과 VR로 함께 놀자! 콘서트(캠프)의 운영

2019년 9월 말에 학교 축제 기간을 이용하여 교육활동을 선보이는 과정에서 실감형 콘텐츠를 활용한 부스를 설치하고 많은 학생들이 직접 체험해 보고, 학부모, 교사 등이 방문하여 활용할 수 있도록 했다. 창의융합형 탐구체험전에서는 과학과 관련된 지구, 달, 우주, 인체 등의 VR을 선보였고, 디지털교과서와 함께하는 다문화 체험전에서는 사회과 와 관련하여 다양한 나라의 모습을 직접 살펴보는 VR 체험부스를 운영하였다. 다양한 학생들에게 프로그램을 체험할 기회를 주기 위하여 타 학년은 1박 2일의 일정으로 주말 이나 방학 기간을 이용하여 별도의 콘서트(캠프)를 진행하였다. 이 과정에서 학생들은 별 도로 준비된 교육현장에 와서 AR과 VR프로그램을 활용하여 수업을 받을 수 있다. 교육 기부 및 각종 협의를 통해 체험형 고글 등의 장비를 선도학교 등 별도의 예산으로 궁비 하여 활용했으며 여러 가지 콘텐츠들을 활용하여 콘서트를 실행한다. 대전교육정보원이 나 창조경제혁신센터 등에서 무료로 활용하는 방안도 고려한다. 현재 대전교육정보원영 재교육원에서 AR과 VR을 주제로 한 특별 과정을 여름 방학을 활용하여 계획 중에 있기 때문에 충분히 캠프를 원하는 의도대로 진행할 수 있다.

바. 지역 네트워크 구성 및 운영 방법

본 연구회가 소속되어 있는 대전광역시에서는 많은 수의 교사가 교육청 및 지역에서 DT(Digital Textbook) 활용 교육 및 소프트웨어 관련 네트워크를 구축하고 있다. 본 연구 회는 DT(Digital Textbook) 활용 교육 및 기타 분야에 대한 워크숍, 세미나 여러 가지 행사를 적극 주관할 생각이며 이를 통해 본 연구회의 개발 프로그램 및 다양한 연구 결과 를 공유하고 확산시키고자 한다. 특히, 대전광역시의 특성상 잘 구축되어 있는 소프트웨어 활용 교사 연구회 연합 등에 소속되어 있으므로 본 연구회 교사들이 중추적인 역할을 담 당하며 디지털 교과서 확산을 위해 노력하겠다.

AR과 VR이 만나면? 산출물 탑재 및 포트폴리오 함께하는 DT(Digital Textbook) 콘서트

1) 교내 워크숍 – 월 1회 실시, 학기별 2회 수업 나눔

연구회 소속 교사가 근무하는 학교 내부에서 워크숍을 월 1회 정기적으로 실시하여 DT(Digital Textbook) 활용 교육 및 AR과 VR 수업 장비, 국가출연 연구기관 중 체험 가 능한 장소 등에 대해 소개하고 싶은 주제와 수업 소재에 대해 신규 교사 및 경력교사들에 게 소개하고 수업 적용에 대한 의견을 서로 나눔으로써 수업에 관한 방법 및 소재를 공유 하고 협의할 수 있었다. 그리고 개발한 교구 및 교수학습과정안, 학생용 활동지 등을 적 극 공유하고, 연구회 소속 교사가 소화할 수 없는 교구나 재료에 대해서는 외부 인력을 통해 도움을 받고 자문위원의 조언을 얻어 공동으로 개발, 활용하였다. 또한 학기별 2회, 총 4회의 수업 나눔을 실시하여 현재 개발된 프로그램 및 수업 방식이 적절한지 확인하고 다양한 생각과 의견을 활발하게 나눌 수 있도록 했다.

2) 교외 워크숍 및 홍보

DT(Digital Textbook) 활용 교육을 실현할 수 있는 효과적인 방법과 개발한 교수·학습 프로그램에 대해 알리기 위해 당 프로그램을 주제로 하여 학기당 1회, 연 2회의 외부 수 업공개를 하고 연구회 소속 근무 학교 외의 여러 기관 및 각종 연구모임을 방문하여 실 감형 콘텐츠 활용에 대해 알리는 외부 워크숍을 실시했다. 본 연구회 소속 교사들이 제 작한 프로그램은 본 연구회의 특성과 소개 내용을 담아 공개했다. 또한 대전광역시 DT(Digital Textbook) 활용 교육 연합 워크숍 및 각종 과학, 융합인재교육 관련 연수에 서 교사들을 대상으로 발표하고 공유했다.

지역네트워크는 1차적으로 연구회 소속 교사가 근무하는 G초등학교가 속한 대전서부 교육지원청 내 6지구를 중심으로 하여 지역네트워크를 구성하여 자율장학 협의회 등의 시간에 실감형 콘텐츠 활용 수업모델 및 관련 자료를 확산하도록 한다. 또한 협력학교 수업 등을 맡았을 경우 관련 사항에 대한 연수 프로그램을 개발하여 학생과 교사들에게 도움이 될 수 있도록 하였다.

2차적으로는 연구회 소속 교사가 현재 실감형 콘텐츠 선도교원으로서 각종 연수에서 강의를 하고 있으므로 인근 학교로 방문하여 실감형 콘텐츠 수업노하우를 전수하는 ‘찾 아가는 실감형 콘텐츠 활용 과학교육’ 프로그램을 진행할 수 있고, 방문 학교마다 관련

내부 워크숍 및 중간보고회 수업 공개 연구회 내 워크숍 : 관련 교육 방법 소개

자료를 교사들에게 배부했다.

중간보고회 1회 및 최종보고회 1회, 총 2회의 보고회를 통해 산출물 및 자료, 활동 사 진 등을 전시하고 본 연구 주제는 다양한 학교급에 적용할 수 있는 만큼 다양한 학교급, 교과별 교사들을 초청하여 DT(Digital Textbook) 활용 교육 관련 자원 및 자료를 공유 하고자 앞으로도 노력하겠다.

사. 온라인 커뮤니티 활성화 방안

- 온라인 커뮤니티 활성화 방안을 위하여 커뮤니티 내에 G초등학교 3~4학년 각 학급별 로(총 8개)의 게시판을 마련하여 담임교사와의 교류가 이루어지도록 했다.

- 연구회 게시판 내에 동아리 방을 만들어 동아리에서 가정으로의 연락 및 각종 활동에 대한 안내를 온라인 커뮤니티를 통해 하도록 했다.

- 온라인 커뮤니티를 밴드, 카페 등의 형태로 만들어 학생들이 빈번하게 방문할 수 있 도록 하며 접근성을 높였다.

- 온라인 커뮤니티에 학생들이 관심을 가질만한 나만의 실감형 콘텐츠 활동 사진 콘테스 트, AR+VR 순간포착, 각종 관련 보물(정보)찾기, 퀴즈 활동 등을 구성하고 칭찬과 소정의 기념품(연구기관 및 연구회 제공)을 제공하여 학생들의 방문도와 관심도를 높이도록 한다.

- 학생들의 현장체험 기록지 및 실감형 콘텐츠 활용 활동 소감문 등을 작성하여 온라인 커뮤니티 사이트를 통해 받을 수 있도록 하고, 담임교사와 담당교사가 학급별 5명 이상 참여를 독려하여 활동이 원활하게 이루어지도록 했다.

- 학생들이 크게 부담을 갖지 않고 들어와서 글을 남길 수 있도록 따로 게시판을 마련 하여 짧은 댓글쓰기 등이 가능하게 하며, 자신들의 의견을 충분히 이야기하고 각종 연구 기관 중 사이트 내에서 가고 싶은 곳을 찾아 투표하게 하는 등의 방식으로 학생들의 의 견을 수렴하여 원활한 소통이 이루어지도록 했다.

학기별 1회 외부 교사들 초청 수업 공개 연구회의 각종 산출물 및 자료를 발표, 공유

실감형 콘텐츠 활용 후 프로젝트 진행 내가 만든 산출물을 AR로 만들자!

4. 연구 수행 결과

구분 수행 결과

교수학습지도안 개발 차시 총 32차시 개발

수업 적용 일정 2019. 7. 1. ~ 2019. 10. 31.

(STEAM 수업)수혜학생 수 대전관평초등학교 160명(초3, 4년 전체) 대전교촌초등학교 148명(초3, 4년 전체) 학생 태도검사 사전검사 6월 1일, 8개 학급(160명) 실시 완료

사후검사 10월 31일, 8개 학급(160명) 실시

학생 및 교사 만족도조사 10월 31일 실시

교사연구회 STEAM 행사 개최

2019. 7. 3. 5교시 수업공개 및 창의융합형 보드게임 워크숍 실시

2019. 9. 23. 5교시(13:00~13:40) 수업공개 및 중간보고회, 컨설팅 예정

2019. 9. 23. ‘창의융합체험탐구전’, ‘식물세밀화전시회’,

‘STEAM교육 사진전’, ‘STEAM 학년별 작품전시회’

개최 예정 등

논문 또는 학술대회 Brain, Digital & Learning(KCI 등재 후보지) 논문 게재 예정

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

가 . 학생, 교사 중간 만족도 조사 결과

나 . 학생 과학태도 검사

다 . 학생 만족도 조사(최종)